鋰動力電池模組是由多個單體電芯串并聯(lián)組裝而成,單體電芯之間連接與緊固,要求連接片與電池的極柱接觸電阻小、抗振動、牢靠程度高。無論是用激光焊焊接、電阻焊焊接還是螺栓機械鎖緊,都必須保證成組后的電池系統(tǒng)在電動車輛實際行駛過程中的可靠性和耐久度。在不同的動力電池系統(tǒng)設計需求里,其體積能量密度、質(zhì)量比能量密度以及體積功率密度等都會與動力電池系統(tǒng)中單體電池之間連接結(jié)構(gòu)與工藝相關。 鋰動力電池模組是將若干單體電芯通過導電連接件串并聯(lián)成一個電源,通過工藝、結(jié)構(gòu)固定在設計位置,協(xié)同發(fā)揮電能充放存儲的功能??梢哉f模組的基本作用就是連接、固定和安全防護。常見的模組類型,根據(jù)電芯與導電母排的連接方式可以分成焊接、螺接、機械壓接三種形式。有研究表明,電芯單體與模組母排之間的連接方式,不僅僅影響制造效率,是否可以實現(xiàn)自動化,其對電池裝車以后的性能表現(xiàn)同樣會有不容忽視的影響。 然而,要確保鋰動力電池模組的電氣連接接觸可靠并非易事,因鋰動力電池模組的電氣連接與需連接的若干單體電芯、連接器件、連接方式、連接工藝、連接材料等密切相關,其連接的可靠性不僅取決于連接器件本身的材料、結(jié)構(gòu)與幾何尺寸等參數(shù),電氣連接點處的大氣污染如塵土、腐蝕性氣體、濕度、溫度,都會直接影響連接可靠性。鋰動力電池模組中的電流在電氣連接部位傳導過程中,各種隨機因素都將影響到電氣連接的可靠性,如電流熱效應、電動力、外界大氣污染、溫度、濕度影響和電磁干擾等都會造成電氣連接接觸的不可靠。目前聚合物電芯的連接工藝,主要有焊接與不焊接(機械壓緊接觸式)的2種方式。 1)焊接。焊接包括激光焊或錫焊2種。由于動力電池組面積大,超聲波焊頭位置不容易接觸,超聲波焊接很少被采用,激光焊接是較為理想的焊接方式。錫焊的高溫工藝對聚合物電芯極耳處的密封存在一定的風險,同時由于錫的比重大而造成電池組的質(zhì)量增加;無論激光焊接或錫焊成組工藝,都不利于更換單體電池。 2)機械壓接。不焊接即可拆卸替換聚合物電芯模組的連接結(jié)構(gòu)與方法,是以每個電芯作為獨立單元,將每個單元串并聯(lián),且能夠保證每顆電池可拆卸和替換。這一工藝的優(yōu)點主要是單顆電池可拆卸替換,解決了成組后單體電池不易更換的問題,提高了電池組的安全性。 單體電池之間通常采用機械鎖緊的連接工藝,這一工藝的優(yōu)點是組裝連接可以采用多種方式,易于拆卸、組裝連接簡單靈活;缺點是由于自身結(jié)構(gòu)限制,相對于平頭型極柱,組裝過程需要增加金屬配件,電池模組質(zhì)量有所增大。 焊接的連接電阻小于螺接,是焊接明確的優(yōu)點。同時,焊接的生產(chǎn)效率提升空間大,可以說總體上,焊接優(yōu)于螺接。但也可以看到,螺接一般在大型電池上應用,其更強的導電能力得以凸顯,而效率低的劣勢被削弱了。 機械壓接的好處在于拆裝靈活,后期維護以及二次回收利用成功率高。缺點是組裝效率難于大幅度提升,若機械連接結(jié)構(gòu)設計不夠合理,則在長期的道路車輛運行環(huán)境下,接觸電阻發(fā)生變化的可能性高。 |
|